第6章 人机界面设计

安全人机椅子课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解安全人机交互的基本概念，掌握人机界面设计的基本原则。

2. 学生能够了解椅子在安全人机交互中的作用，掌握椅子设计的基本要素。

3. 学生能够掌握相关学科知识，如人体工程学、材料科学等，并将其应用于椅子设计中。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立设计符合安全人机交互原则的椅子。

2. 学生能够通过分析实际案例，提出改进意见，提高解决问题的能力。

3. 学生能够运用团队协作和沟通技巧，与他人共同完成椅子设计项目。

情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到安全人机交互在设计中的重要性，树立安全意识。

2. 学生能够关注椅子设计对社会、环境的影响，培养绿色设计理念。

3. 学生能够积极参与椅子设计活动，提高创新意识和实践能力。

本课程旨在帮助学生掌握安全人机交互的基本原理，培养其独立设计和解决问题的能力。

针对学生年级特点，课程内容注重实践性和创新性，结合学科知识，引导学生关注安全、舒适、环保的椅子设计。

通过本课程的学习，学生将能够将所学知识应用于实际生活，提高自身综合素质。

二、教学内容1. 安全人机交互基本概念：介绍人机交互的定义、分类及其在椅子设计中的应用。

教材章节：第一章 人机交互概述2. 椅子设计基本要素：分析椅子的结构、功能、材料及工艺。

教材章节：第二章 椅子设计基本要素3. 人体工程学在椅子设计中的应用：讲解人体工程学原理，分析其在椅子设计中的具体应用。

教材章节：第三章 人体工程学在椅子设计中的应用4. 椅子设计实例分析：通过实际案例，分析优秀椅子设计的安全人机交互原则。

教材章节：第四章 椅子设计实例分析5. 椅子设计实践：指导学生进行椅子设计，注重安全、舒适、环保等方面的考虑。

教材章节：第五章 椅子设计实践6. 安全人机交互椅子设计评价：介绍评价标准和方法，组织学生进行自评、互评及教师评价。

教材章节：第六章 椅子设计评价教学内容按照教学大纲安排，循序渐进地引导学生从基本概念、设计要素、实例分析到实践操作，使学生在掌握理论知识的基础上，提高实际操作能力。

《软件工程》教学大纲课程编号：4111209英文名称名：Software Engineering总学时：64学时学分：3课程类别：专业必修课适用专业：计算机科学与技术先修课程：程序设计语言、数据结构、数据库原理、大学数学一、课程性质与目的、要求《软件工程》是计算机专业的一门工程性基础课程，在软件工程学科人才培养体系中占有重要的地位。

软件开发是建立计算机应用系统的重要环节，人们通过软件工程学把软件开发纳入工程化的轨道，而软件工程学是用以指导软件人员进行软件的开发、维护和管理的科学。

《软件工程》已成为高等学校计算机软件教学体系中的一门核心课程，本课程以IEEE最新发布的软件工程知识体系为基础构建内容框架，注重贯穿软件开发整个过程的系统性认识和实践性应用，以当前流行的统一开发过程、面向对象技术和UML 语言作为核心，密切结合软件开发的先进技术、最佳实践和企业案例，力求从“可实践” 软件工程的角度描述需求分析、软件设计、软件测试以及软件开发管理，使学生在理解和实践的基础上掌握当前软件工程的方法、技术和工具。

通过本课程的学习，要求学生能掌握软件工程的基本概念、基本原理、开发软件项目的工程化的方法和技术及在开发过程中应遵循的流程、准则、标准和规范等；学生应能掌握开发高质量软件的方法，以及有效地策划和管理软件开发活动，为学生参加大型软件开发项目打下坚实的理论基础。

本课程注重培养学生理论应用于实践的能力，课堂上教师向学生讲述软件工程中的相关原理和概念，并通过课程设计，培养学生对整个软件开发过程的能力，让学生能切实体会到软件工程在实践中的指导作用，并按软件工程的要求完成规范的各项软件开发文档。

本课程对提高学生的软件开发能力和项目管理能力有重要的现实意义。

二、教学内容及学时分配本课程的教学内容共分十五章。

第1章软件工程学概述（4课时）学习目的与要求：通过本章的学习，了解和掌握软件工程的基本概念（如软件和软件工程的定义、等），软件危机的表现形式、产生的原因及消除的途径，软件工程的基本原理、方法学，软件的生存期，几种主要的软件开发模型等。

《人机工程学》复习提纲（10机31班）第1章人机工程学概论（填空）1、人机工程学的概念答：人机工程学是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。

2、人机工程学的三个发展阶段：名称、特点答：①经验人机工程学。

特点：机械设计的主要着眼点在于力学、电学、热等工程技术方面的原理设计上，在人机关系上是以选择和培训操作者为主，使人适应于机器。

②科学人机工程学。

特点：重视工业与工程中“人的因素”，力求使机器适应于人。

③现代人机工程学。

特点：着眼于机械装备的设计，使机器的操作不越出人类能力界限之外；密切与实际应用相结合；各学科研究人员共同努力密切合作3、人机工程学的学科体系4、人机工程学设计的主导思想(简答或论述)1、人机工程学研究的内容对工业设计的作用是什么？第2章人体测量与数据应用（填空）1、人体测量学的概念2、人体测量数据的分类3、人体测量中的数理统计函数的概念4、满足度的概念（选择）1、百分位数的灵活应用2、每个人体尺寸的含义及其应用实例(简答或综合)1、人体测量对产品设计的意义？2、产品最小功能尺寸和最佳功能尺寸公式？3、人体测量数据的应用步骤?第3章人体感知与信息处理（填空）1、人与外界发生联系的三个系统2、人最常用的感觉通道3、视觉的适宜刺激4、人眼所能感觉到的光波范围5、明适应与暗适应6、颜色对比与辨色能力7、人的听觉系统8、人的最佳听闻频率范围9、触觉在产品设计中的应用10、人体触点分布密度较高的部位11、两点阈限最低的部位（选择）1、视距的应用2、视觉特征(简答)1、触觉的生理意义及其在人机系统设计中的应用？第4章人的心理与行为特征（填空）1、感觉与知觉的概念及其区别2、感觉的基本特性3、知觉的基本特性（选择）1、视知觉的恒常性第5章人体生物力学与施力特征（填空）1、运动系统的组成部分及其功能（选择）1、三种骨杠杆第6章人机的信息界面设计（填空）1、显示装置的分类2、操纵装置的分类3、仪表设计（选择）1、仪表的分类及其应用1、五种仪表形式的误读率3、听觉信息传示装置的几种类型4、操纵-显示比的概念5、操纵与显示的相合性(简答)1、根据图6-1说明人在人机系统中的作用？2、操纵装置设计中要考虑的主要问题？第7章工作台椅与工具设计（填空）1、控制台设计及控制台作业面2、人的四个生理弯曲与座椅设计的关系（选择）1、着力抓握与精确抓握2、手握式工具设计原则（掌握图例）(简答)1、工作座椅设计的主要依据？第8章作业岗位与空间设计（填空）1、作业空间设计的设计基准（选择）1、三种作业岗位的选择2、作业空间的三个概念（近身作业空间、个体作业场所、总体作业空间）第9章人与环境的界面设计（填空）1、影响热环境的四个要素2、人体的热平衡状态图（选择）1、三种环境的概念（舒适环境、允许环境、安全环境）2、显色指数的应用(简答)1、良好的光环境有什么作用?2、环境噪声对工作者的影响？第10章人的可靠性与安全设计（填空）1、人的失误的主要原因2、人的失误最小化（系统中差错的来源之一）（选择）1、安全标志设计（图例）第11章人机系统总体设计（填空）1、人机界面设计的概念(简答)1、人-机界面设计必须要解决好的两个主要问题？。

《人机交互》单选10 * 2 分填空10 * 2 分简答6 * 5分综合3 * 10 分绪论1、什么是人机交互，主要研究内容，经历的阶段（P1）人机交互技术（HCI）：是指关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。

狭义的讲，它主要是研究人与计算机之间的信息交换，它主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。

研究内容：（P2）人机交互界面表示模型与设计方法2)可用性分析与评估3)多通道交互技术4)认知与智能用户界面5)群件6)WEB设计7)移动界面设计经历的阶段：（P3）命令行界面交互阶段2)图形用户界面交互阶段3)自然和谐的人机交互阶段认知和认知基础1、视觉感知（P5）视觉感知可分为两个阶段：1）受到外部刺激接受信息阶段2）解释信息阶段人机交互设计时需要清楚这两个阶段及其影响，需要注意的是，一方面，眼睛和视觉系统的物理特性决定了人类无法看到某些事物；另一方面，视觉系统解释处理信息时对不完全信息发挥一定的想象力。

人的感知：视觉，听觉和触觉感知。

（P9）3、认知过程有哪些？对界面设计的原则（p18-22）1）感知和识别（根据人的关注特点，在设计人机交互界面时具体应注意的问题有：A. 用户应能不费力地区别图标或其他图形表示的不同含义；B.文字应清晰易读，且不受背景干扰C. 声音应足够响亮而且可辨识，应使用户能够容易理解输出的语言及其含义；D. 在使用触觉反馈时，反馈应可辨识，以便用户能识别各种触觉标的的含义等。

）2）注意（根据人的注意特点，在设计人机交互界面时应做到：A. 信息的显示应醒目，如使用彩色，下划线等进行强调；B. 避免在界面上安排过多的信息，尤其要谨慎使用色彩，声音和图像，过多的使用这类表示易导致界面混杂，分散用户的注意力；C. 界面要朴实，朴实的界面更容易使用。

）3）记忆（考虑人的记忆特点，进行交互设计时应该注意的问题有：应考虑用户的记忆能力，勿使用过于复杂的任务执行步骤；由于用户长于“识别”而短于“回忆”，所在设计界面时，应使用菜单、图标，且它们的位置应保持一致；为用户提供多种电子信息的编码方式，并且通过颜色、标志、时间戳、图标等，帮助用户记住它们的存放位置。

工业自动化系统设计与实施方案第1章绪论 (4)1.1 研究背景与意义 (4)1.2 工业自动化系统概述 (4)1.3 研究内容与目标 (4)第2章工业自动化系统设计原理 (5)2.1 自动化系统设计基础 (5)2.1.1 自动化系统概述 (5)2.1.2 设计原则与要求 (5)2.1.3 设计步骤与流程 (5)2.2 控制系统设计方法 (5)2.2.1 控制系统概述 (5)2.2.2 控制器设计 (5)2.2.3 控制策略与算法 (5)2.3 传感器与执行器选型 (6)2.3.1 传感器概述 (6)2.3.2 传感器选型 (6)2.3.3 执行器概述 (6)2.3.4 执行器选型 (6)2.4 网络通信技术 (6)2.4.1 工业网络概述 (6)2.4.2 网络通信协议 (6)2.4.3 网络设计与布线 (6)第3章需求分析与方案规划 (6)3.1 用户需求分析 (6)3.1.1 生产流程需求 (7)3.1.2 操作便捷性需求 (7)3.1.3 安全功能需求 (7)3.1.4 数据处理需求 (7)3.1.5 系统集成需求 (7)3.2 系统功能划分 (7)3.3 系统方案设计 (8)3.3.1 系统架构设计 (8)3.3.2 硬件选型 (8)3.3.3 软件设计 (8)3.4 技术经济分析 (8)3.4.1 技术分析 (8)3.4.2 经济分析 (9)第4章控制系统硬件设计 (9)4.1 控制器选型与配置 (9)4.1.1 控制器类型选择 (9)4.1.2 控制器配置 (9)4.2 传感器与执行器硬件设计 (9)4.2.1 传感器选型与配置 (9)4.2.2 执行器选型与配置 (10)4.3 电气设计 (10)4.3.1 电源设计 (10)4.3.2 电气保护 (10)4.3.3 信号传输 (10)4.4 硬件系统集成与调试 (10)4.4.1 硬件系统集成 (10)4.4.2 系统调试 (11)第5章控制系统软件设计 (11)5.1 控制策略与算法 (11)5.1.1 系统控制需求分析 (11)5.1.2 控制算法选择 (11)5.1.3 控制策略实现 (11)5.2 软件架构设计 (11)5.2.1 软件架构概述 (11)5.2.2 软件模块设计 (11)5.2.3 软件接口设计 (11)5.3 人机界面设计 (12)5.3.1 界面需求分析 (12)5.3.2 界面设计原则 (12)5.3.3 界面设计实现 (12)5.4 数据存储与管理 (12)5.4.1 数据存储需求分析 (12)5.4.2 数据存储方案设计 (12)5.4.3 数据管理功能设计 (12)第6章网络通信与数据采集 (12)6.1 工业通信协议 (12)6.1.1 通信协议概述 (12)6.1.2 通信协议选择 (12)6.2 网络架构设计 (12)6.2.1 网络架构概述 (13)6.2.2 网络设备选型与布局 (13)6.3 数据采集与传输 (13)6.3.1 数据采集 (13)6.3.2 数据传输 (13)6.4 网络安全与可靠性 (13)6.4.1 网络安全 (13)6.4.2 网络可靠性 (13)第7章系统集成与调试 (13)7.1 系统集成策略 (13)7.1.1 系统集成概述 (13)7.1.2 集成策略制定 (13)7.1.3 集成技术选择 (14)7.2 硬件与软件集成 (14)7.2.1 硬件集成 (14)7.2.2 软件集成 (14)7.2.3 硬件与软件协同调试 (14)7.3 系统调试与优化 (14)7.3.1 系统调试 (14)7.3.2 系统优化 (14)7.4 系统功能评价 (14)7.4.1 功能评价指标 (14)7.4.2 功能评价方法 (14)7.4.3 功能评价结果 (15)第8章工业自动化系统实施案例 (15)8.1 案例一：某生产线自动化改造 (15)8.1.1 项目背景 (15)8.1.2 改造方案 (15)8.1.3 实施效果 (15)8.2 案例二：某工厂智能化升级 (15)8.2.1 项目背景 (15)8.2.2 升级方案 (15)8.2.3 实施效果 (16)8.3 案例三：某仓储物流自动化系统 (16)8.3.1 项目背景 (16)8.3.2 改造方案 (16)8.3.3 实施效果 (16)第9章系统维护与优化 (16)9.1 系统运行监控 (16)9.1.1 监控系统设计 (16)9.1.2 监控系统实施 (17)9.2 故障诊断与排除 (17)9.2.1 故障诊断方法 (17)9.2.2 故障排除流程 (17)9.3 系统功能优化 (17)9.3.1 优化策略 (17)9.3.2 优化实施 (18)9.4 系统升级与扩展 (18)9.4.1 系统升级 (18)9.4.2 系统扩展 (18)第10章总结与展望 (18)10.1 工业自动化系统设计实施经验总结 (18)10.2 工业自动化技术发展趋势 (19)10.3 展望与建议 (19)第1章绪论1.1 研究背景与意义全球经济一体化进程的加快，工业制造业面临着激烈的市场竞争和高效生产的挑战。

第四章需求分析1.什么是软件需求？用户对目标系统在功能、行为、性能等方面的要求2.什么是需求分析？对软件需求的理解、分析与表达3.需求工程的六个阶段是什么？需求获取、需求分析与协商、系统建模、需求规约、需求验证、需求管理4.什么是需求工程？运用相关的方法与技术进行需求分析的过程5.需求获取的方法？建立顺畅的沟通渠道、访谈与调查、组成联合小组（FAST法、用例）、观察用户的使用流程。

6.需求分析的原则是什么？必须理解分析软件的信息域、功能、行为、服务以及操作，划分子系统，并逐步求精。

7.软件模型的分类有哪些？需求模型、设计模型8.软件建模有哪些方法？结构化法（E-R图，功能模型）、面向对象法9.什么是需求规格说明？对软件需求的书面描述，是需求分析阶段的最终产物。

10.需求规格说明的最基本内容是什么？描述软件的功能、数据与行为、运行环境、接口、必要的非功能约定11.什么是需求管理？对系统需求变更、了解和控制的过程。

12.需求管理的目标是什么？为软件需求提供一个基线，提供给软件工程和管理使用。

使得软件计划、产品、活动与软件需求保持一致第五章结构化分析与设计1.结构化分析模型的描述形式有哪些？数字字典、数据流图（加工规约）、状态转换图（控制规约）、实体—关系图（数据对象描述）2.结构化分析方法的概念结构化分析方法是面向数据流进行分析的方法，利用抽象模型，按照软件内部数据之间的传递、变换的关系，自顶向下地分解，直到找到所有需要的功能的软件为止。

3.结构化分析的工具有哪些？数据流图、数据字典、结构化英语、判定表以及判定树4.数据流图有哪些画法规则？a)顶层图只能有一个加工，就是系统本身，并且不能有文件b)父图与子图的输入、输出要守恒c)一个新出现的文件应该含有文件的输入输出，同时，还应该是不同是加工进行读写d)父图中读取的文件应该要在子图中画出e)DFD图中每个加工都应该有一个加工规约进行说明，同时，每个加工都应该至少有一个输入、输出f)在数据流图中，需按层给加工框编号。

人机工程学课程教案一、课程简介1.1 课程名称：人机工程学1.2 课程目标：使学生了解并掌握人机工程学的基本概念、原理和方法，能够运用人机工程学的知识解决实际问题。

1.3 课程内容：本课程主要内容包括人机工程学的基本概念、人的心理与生理特性、人机系统设计、人机界面设计、人机工程实验等。

二、教学方法2.1 讲授法：通过教师的讲解，使学生了解人机工程学的基本概念、原理和方法。

2.2 案例分析法：通过分析实际案例，使学生掌握人机工程学在实际应用中的技巧和方法。

2.3 实验法：通过人机工程实验，使学生亲自体验人机工程学的基本原理和方法。

三、教学内容3.1 第一章：人机工程学概述人的心理与生理特性人机系统的基本概念人机工程学的起源与发展3.2 第二章：人的心理与生理特性人的感知与认知人的心理与行为人的生理特性3.3 第三章：人机系统设计人机系统的组成与结构人机系统的分析与设计方法人机系统的评价与优化3.4 第四章：人机界面设计界面设计的基本原则界面设计的方法与技巧界面设计的评价与优化3.5 第五章：人机工程实验实验设备与方法实验项目与内容四、教学评估4.1 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等，占总成绩的30%。

4.2 期中考试：包括选择题、填空题、简答题等，占总成绩的30%。

4.3 期末考试：包括论述题、案例分析题等，占总成绩的40%。

五、教学资源5.1 教材：人机工程学教程，，机械工业出版社，2024年。

5.2 课件：教师自制的课件，用于辅助讲解和展示。

5.3 实验设备：人机工程实验设备，用于实验教学。

六、教学活动安排6.1 第六章：人机系统的安全与舒适安全人机工程的基本原则人的失误与事故分析人机系统的舒适性设计6.2 第七章：人机系统的故障分析与预防故障模式与效应分析（FMEA）故障树分析（FTA）人机系统的可靠性设计6.3 第八章：人机工程在产品设计中的应用产品设计中的人机工程考虑产品可用性评估案例研究：人机工程在汽车设计中的应用6.4 第九章：人机工程在工业工程中的应用工业工程与人机工程的关系生产线设计中的人机工程问题案例研究：人机工程在智能制造中的应用六、第十章：人机工程学的未来发展新技术在人机工程学中的应用人机工程学面临的挑战与机遇学生分组讨论：人机工程学在未来十年的发展趋势七、教学评估7.1 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等，占总成绩的30%。